Часть 1. В чём корни яростно-агрессивных шовинистических амбиций российских физиков-химиков, политиков и чиновников? Не секрет, что этой причиной является вечная крайняя личная материальная нищета российских учёных! Особенно, российских самодеятельных исследователей и изобретателей, которые ещё и находятся в статусе научных еретиков-диссидентов и социальных изгоев.
Следствием чего является известная бедность российской науки на совершение важнейших наблюдательных и экспериментальных научных открытий.
В результате в мозгах гипертрофированно амбициозных россиян буйно ветвится чувство комплекса неполноценности российских учёных, всей российском науки, всего российского государства и всей русской нации!
Эти амбициозные люди взрастили в своём сознании патологический гипертрофированный национально-государственный шовинизм в стремлении побороть перманентное чувство комплекса собственной неполноценности!
Правители, чиновники и сами учёные официально провозгласили Россию той страной, которая внесла в сокровищницу научных знаний Цивилизации Земли главный, непревзойдённый фундаментальный вклад. На каждом углу российских научных и ненаучных форумов славословят Периодическую таблицу химических элементов и периодический, якобы, закон, которые разработаны, якобы, единолично великим российским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым!
А ведь основу классификации химических элементов создавали в разных странах многие известные и безвестные ремесленники, алхимии, медики-химики, профессиональные и самодеятельные исследователи и изобретатели.
Алхимия, постепенно развившаяся в химию, многие столетия считалась сложным и трудоёмким, переполненным тайн искусством. В котором всё решалось опытом и личными качествами мастера! И ни сам мастер, ни тем более непосвящённые люди, не могли увидеть частные и общие закономерности и порядок в алхимии-химии. Не было создано систематизированных знаний для предсказания новых веществ и их свойств.
На основании постепенно накопившихся количественных фактов в XIX веке химики европейских стран и США смогли обобщать и упорядочивать некоторые известные экспериментальные данные. Были осознаны и сформулированы некоторые базисные научные закономерности, на которых строилась логически строгая наука химия.
Исторический экскурс.
До 1200 года нашей эры человек был знаком с 7-ю металлами: золотом, серебром, медью, свинцом, оловом, железом, ртутью; и неметаллами серой и углеродом.
С 1200 по1600 годы алхимики открыли мышьяк, сурьму, висмут, цинк, фосфор.
С конца XVII века по 1750 г. было установлено существование платины, кобальта, никеля.
В 1760-1805 годах получил развитие качественный и весовой количественный анализ. В результате чего были открыты магний, кальций, марганец, барий, молибден, вольфрам, теллур, уран, цирконий, стронций, титан, хром, бериллий, иттрий, тантал, церий, фтор, палладий, родий, осмий и иридий.
В период с 1760 по 1780 годы были открыты газообразные элементы: водород, азот, кислород и хлор.
В первой половине XIX века были открыты калий, натрий, кальций, стронций, барий и магний.
После усовершенствования методов химического анализа были открыты бор, литий, кадмий, селен, кремний, бром, алюминий, йод, торий, ванадий, лантан, эрбий, тербий, рутений, ниобий.
С помощью спектрального анализа были открыты цезий, рубидий, таллий и индий.
Попытки классификации химических веществ. Считается, что первая в истории химии попытка классифицировать химические вещества была предпринята уроженцем состоятельной (что в то время нонсенс для учёного!) французской буржуазной семьи Антуаном Лораном Лавуазье в 1787 году. Он составил «Таблицу простых тел», в которой все простые вещества были разделены на следующие четыре группы:
1. Простые вещества, представленные во всех трех царствах природы, которые рассматриваются как элементы тел: свет, теплород, кислород, азот, водород.
Эта классификация веществ была положена в основу химической номенклатуры, разработанной Лавуазье (1743-1794). Чем основал современную химию. [1]
Особо важным является введение английским врачом, физиком и химиком Джоном Дальтоном (1766-1844) важнейшей количественной характеристики атомов химических элементов: относительного веса атомов или атомного веса. 1 а. е. м. — это величина, обратная числу Авогадро, то есть, 1/NA. Такой выбор атомной единицы массы удобен тем, что молярная масса данного элемента, выраженная в граммах на моль, в точности совпадает с массой этого элемента, выраженной в а. е. м. Массы элементарных частиц обычно выражаются в электрон-вольтах, для определения массы которых применяют переводной коэффициент между эВ и а. е. м.: 1 а. е. м. ≈ 0,931 494 028(23) ГэВ/с^2; 1 ГэВ/c² ≈ 1,073 544 188(27) а. е. м. Здесь c - скорость света. Значение а. е. м. на 2006 год: 1 а. е. м. ~ 1,660538782(083) x 10^-27 кг. [2]
Одной из важнейших проблем теоретической химии XIX века стала систематизация химических элементов, число которых постоянно росло.
При отыскании закономерностей в свойствах атомов химических элементов английский врач и химик Уильям Праут (1785-1850) обратил внимание на характер изменения атомных весов. В 1815−1816 гг. он опубликовал две статьи, в которых была высказана и обоснована идея о том, что атомные веса всех химических элементов являются целочисленными (т.е. кратными атомному весу водорода, который принимался тогда равным единице). Гипотеза Праута была продуктивной и вызвала постановку многих экспериментов с целью более точного определения атомных весов химических элементов. Праут ввёл общепризнанную сегодня классификацию питательных веществ на белки, жиры и углеводы. [3]
1829 г. Первую попытку систематизации элементов предпринял немецкий аптекарь и химик Вольфганг Дёберейнер (1780-1849), сформулировавший закон триад. Дёберейнер показал, что в рядах сходных по свойствам элементов наблюдается закономерное изменение атомной массы. В выделенных Дёберейнером триадах элементов атомный вес среднего элемента триады примерно равен половине суммы атомных весов двух крайних элементов:
Таблица 1. Триады Вольфганга Дёберейнера, 1829 г. [4]
Дёберейнер ещё в 1817 году объединил в особую группу щелочноземельные элементы (кальций - стронций - барий) и обнаружил, что массы среднего из трех химических элементов, близких по физическим и химическим свойствам, равна, примерно, среднему арифметическому атомных масс двух других элементов. Через 12 лет в разговоре со своим другом, известным поэтом и философом Иоганном Гёте, Дёберейнер вспомнил об этой особенности элементов. Он обнаружил еще три ряда сходных по свойствам элементов: литий - натрий - калий; сера - селен - теллур и хлор - бром - иод. Дёберейнер назвал такие группы элементов триадами. У недавно открытого брома из последней триады не была еще известна атомная масса. Ее Дёберейнер определил, используя свое правило. Если у хлора и иода атомные массы равны соответственно 35,5 и 127, то у брома она должна быть равной (35,5 + 127)/2 = 81,2, что близко к экспериментальному значению атомной массы брома.
1843 г. немецкий врач и химик Леопольд Гмелин (1788-1853) привел таблицу химически сходных элементов, расставленных по группам в порядке возрастания "соединительных масс".
Таблица 2. Таблица элементов Леопольда Гмелина 1843 г.
В своём "Руководстве..." Гмелин, принимающий в качестве теоретической основы химии закон постоянства состава и закон эквивалентов, предложил таблицу эквивалентных весов элементов, часть которой приведена ниже:
Таблица 3. Фрагмент таблицы эквивалентных весов элементов Леопольда Гмелина, 1843 г. [5]
То есть, Гмелин опубликовал таблицу химически сходных элементов, расставленных по группам в порядке возрастания «соединительных масс» и разбитых на триады, тетрады и пентады (группы из трёх, четырех и пяти элементов соответственно).
1849 г. В изданном учебнике "Основания чистой химии", русский врач и химик Герман Иванович Гесс (1802-1850), получивший известность как основатель термохимии, рассмотрел четыре группы известных тогда элементов-неметаллов, имевших большое сходство в химических свойствах: углерод − бор − кремний; азот − фосфор − мышьяк; сера − селен − теллур и хлор − бром − иод. [6] Гесс не считал свою систему идеальной и законченной. Он писал: "Эта классификация еще очень далека от того, чтобы быть естественной, но она все-таки соединяет элементы в группы весьма сходные, и с распространением наших сведений она может усовершенствоваться". Считается, что именно Гесс впервые ввел в употребление понятие "группа элементов". Он правильно определил состав большинства групп неметаллов, которые почти без изменения вошли в периодическую систему Д.И. Менделеева. Лишь бор пришлось исключить из группы углерода и объединить в одну группу с алюминием, индием и таллием, в которую позднее был добавлен галлий.
1850 г. Немецкий врач и естествоиспытатель, основоположник экспериментальной гигиены Макс фон Петтенкофер (1818-1901) попытался найти у элементов соотношения, подобные тем, что обнаруживаются в гомологических рядах, т.е. в рядах соединений, отличающихся друг от друга группой CH2. высказал предположение, что элементы, возможно, являются сложными образованиями каких-то субъэлементарных частиц. [7]
1829-1921 гг. Несколько вариантов таблиц предложил английский химик Уильям Одлинг. В 1857 г. Уильям Одлинг, пересмотрев предложенную им систематику элементов, основанную на эквивалентных весах, предлагает таблицу, не сопровождаемую какими-либо пояснениями. Хотя он, вероятно, полагал, что для всех здесь понятна очевидная взаимосвязь! Элементы расположены по мере роста атомной массы и при этом объективно наблюдается периодическое повторение физических и химических свойств элементов! [8, 9]
Таблица 4. Расположение элементов по мере роста атомной массы и сходству физических и химических свойств Уильяма Одлинга, 1857 г.
1862 г. Французский геолог и химик Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа (1820-1886) предложил винтовой график элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов – т.н. "земная спираль" (vis tellurique). Винтовой график Шанкуртуа фиксирует закономерные отношения между атомными массами элементов, однако данная система не могла быть признана удовлетворительной. [10] Шанкуртуа нанёс на боковую поверхность цилиндра, размеченную на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие атомным массам элементов. Таким образом, элементы, атомные веса которых отличались на 16, или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным по свойствам элементам, часто оказываются на одной вертикальной линии. Систематизация Шанкуртуа явилась существенным шагом вперёд по сравнению с существовавшими тогда системами, однако его работа поначалу осталась практически незамеченной; интерес к ней возник только после открытия Д. И. Менделеевым явления периодичности, ошибочно считающегося периодическим законом. Претензии Шанкуртуа на приоритет открытия закона трудно считать обоснованными, однако нельзя не признать, что Шанкуртуа был одним из первых учёных, отметивших периодичность свойств элементов; его винтовой график действительно фиксирует закономерные отношения между атомными массами элементов.
Таблица 5. Развёртка спирали последовательности элементов по мере роста атомных масс и расположению друг над другом элементов, чья атомная масса кратна 16, Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа, 1862 г.
1864 г. Английский музыкант и химик Джон Александр Рейна Ньюлендс (1837-1898) публикует таблицу элементов, отражающую предложенный им закон октав. Ньюлендс показывает, что в ряду элементов, размещённых в порядке возрастания атомных весов, свойства восьмого элемента сходны со свойствами первого. Вследствие присущих системе Ньюлендса недостатков современники отнеслись к закону октав чрезвычайно скептически. [11, 12]
В этой своей периодической таблице элементов Ньюлендс самоочевидно построил элементы по мере роста атомных масс и сходству физических и химических свойств, где величину всех действительных и привидевшихся ему периодов ограничил семью элементами. Действительные периоды начинает галогеном, а заканчивает элементами группы кислорода-серы. Водород правильно отнёс к группе галогенов. Многим элементам присвоил индивидуальный номер. В некоторые ячейки таблицы поместил по два элемента.
Таблица 6. Периодическая таблица элементов Ньюлендса 1864 г.
После 1866 г. Ньюлендс, не понятый современниками, не предпринимал попыток дальнейшей разработки своей систематики;
1864 г. Немецкий врач и химик Юлиус Лотар Мейер (1830-1895) публикует первую таблицу, в которую включены 42 элемента (из 63), размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Уже в этой весьма несовершенной таблице, в её горизонтальных строчках, видим естественное, правильное окончание фрагментов периодов щелочноземельным металлом. Фрагменты периодов отображёны горизонтальными строчками (не включены элементы группы бора-алюминия и группы неизвестных тогда благородных газов; не включен и ключевой, самый первый период атомного мира – водород с тогда неизвестными гелием, но известными литием и бериллием). Окончание периодов щелочноземельным металлом не подкреплено логическим обоснованием.
Таблица 7. Периодическая таблица элементов Мейера 1864 г.
Таблица 7А. Периодическая таблица элементов Мейера 1864 г. в современной редакции.
1870 г. Выходит работа Мейера, содержащая новую периодическую таблицу и график зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид. Новая периодическая таблица элементов Мейера, также не лишена недостатков, например, в некоторые её ячейки помещены по три или даже четыре элемента; длинные периоды разделены на две части. Зато включён первый период, правда, содержащий, лишь два его конечных элемента – литий и бериллий. Все периоды отображены не горизонтально, а вертикально. Что гораздо удобнее для представления в книгах. И все действительные периоды имеют естественное, правильное окончание на щёлочноземельный металл! [13, 14]
Таблица 8. Периодическая таблица элементов Мейера 1870 г.
1869 г. К этому времени в химии были известны лишь 63 элемента. Только у 48 элементов был надежно определён атомный вес. Атомные веса остальных элементов были определены неточно.
Признано, что 1 марта 1869 года великий российский химик Дмитрий Иванович Менделеев закончил писать работу «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Беспорядочные, разрозненные сведения о природе и свойствах химических элементов и их соединений были выстроены им в логичный порядок. Химия из эмпирического искусства превратилась в строгую и точную науку. [15- 17]
Ключевым фактом для формулирования текста формулы периодического явления, который до сих пор неправильно называют периодическим законом, стало открытие достаточного количества элементов и накопление данных об их физических и химических свойствах.
Таблица 9. Первый вариант периодической таблицы элементов Менделеева, «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»18 феврала1869 г.
Прототипы периодов представлены вертикальными столбцами, что было бы удобно для печати в книгах. Видно, что в этой таблице ещё нет стремления синхронизировать типы элементов, совмещения уровня начала, либо оканчания периодов.
1871 г. Менделеев в итоговой статье "Периодическая законность химических элементов" даёт формулировку Периодического, якобы, закона: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса. Тогда же Менделеев придаёт своей периодической таблице классический вид (т.н. короткая таблица).
Таблица 10. Классическая короткая форма Периодической системы элементов Дмитрия Менделеева, 1871 г. Отменена IUPAC в 1989 году.
Здесь периоды отображены горизонтальными строками. Периоды 4-ый и 5-ый расчленены на две части, расположеннее друг под другом. Периоды 6-ой и 7-ой расчленены на 3 части, причём, 3-я часть вообще вынесена за пределы таблицы.
Первый период начинается ярко выраженным неметаллом, химически активным газом водородом, а все последующие периоды начинаются ярко выраженным щелочным металлом. Сходство между водородом и щелочными металлами обусловлено лишь конфигурацией внешней области электронного облака их атомов: ns1, где n – номер электронного слоя этой s-оболочки.
Все периоды оканчиваются благородным газом. Причем, у атома гелия, оканчивающего первый период, внешняя конфигурация электронного облака имеет вид 1s2. В то время, как внешняя конфигурация электронного облака атомов элементов, оканчивающих все последующие периоды имеет вид np6, где n – номер электронного слоя этой p-оболочки.
Не все клетки этой таблицы отображают по одному элементы. Ячейки 8Б группы всех периодов отображают по 3 разных элемента! Ячейки 3Б группы 6-го и 7-го периодов отображают даже по 15 разных элементов! Несмотря на очевидную ошибочность границ всех периодов в ПСЭ, Менделеев, догадался, что свойствами элементов, расположенных по мере роста атомной массы, управляет естественнонаучный закон. Не сумев сформулировать научный периодический закон, он ограничился формулировкой научного явления периодичности. И назвал эту формулировку явления периодичности научным периодическим законом.
Но поскольку Периодическая система даже своей не совсем правильной структурой отображала именно научный периодический закон, постольку Менделеев, оставивший в Таблице пустые клетки для неизвестных ещё элементов, правильно предугадал физические и химические свойств этих неизвестных элементов! Что блестяще подтвердили открытия этих неизвестных элементов!
После открытия благородных газов и отображения их в 8-ой группе, Менделеев провозгласил, что каждый период в его Таблице начинается щелочным металлом, а оканчивается благородным газом.
Таблица 11. Периодическая таблица длинной формы, утверждена IUPAC в 1989 году. [17]
Эта форма ПСЭ принципиально не лучше ПСЭ с короткими периодами. Все периоды отображены горизонтальными строками. 6-ой и 7-ой периоды расчленены на 2 части. Причём, 2-ые части, содержащие по 14 f-элементов и по 1 d-элементу вынесены из периодов в подвал таблицы. Не все клетки этой таблицы отображают по одному элементу. Клетки 3Б группы 6-го и 7-го периодов как бы содержат, аж, по 15 разных элементов!
Таблица 12. Расширенная форма периодической системы элементов Гленна Теодора Сиборга, 1969 год.
Эта форма ПСЭ принципиально лучше форм ПСЭ с короткими и длинными периодами тем, что каждая ячейка отображает по одному элементу! Все периоды отображены горизонтальными строками. Первый период начинается ярко выраженным неметаллом, химически активным газом водородом, а все последующие периоды начинаются ярко выраженным щелочным металлом. Сходство между водородом и щелочными металлами обусловлено лишь конфигурацией внешней области электронного облака их атомов: ns1, где n – номер электронного слоя этой s-оболочки. Все периоды оканчиваются благородным газом. Причем, у атома гелия, оканчивающего первый период, внешняя конфигурация электронного облака имеет вид 1s2. В то время, как внешняя конфигурация электронного облака атомов элементов, оканчивающих все последующие периоды имеет вид np6, где n – номер электронного слоя этой p-оболочки.
Среди многочисленных вариантов изображения Периодической системы особое место занимают спиральные формы. 1870 г. Впервые такую необычную форму, содержащую все известные на то время элементы, предложил Баумгауэр. Спираль Баумгауэра появилась после первых сообщений Д.И. Менделеева, на которые Баумгауэр и ссылается. По мнению Д.И. Менделеева, эта форма принципиального новшества не содержит. Баумгауэр применяет даже упомянутое Менделеевым спиральное распределение элементов, которое Менделеев считал мало принятым и в значительной мере искусственным. [18]
Таблица 13. Спиралевидная периодическая таблица Баумгауэра Г. (Baumhaur H.), 1870.
В этой спиральной таблице большинство сегментов, расположенных между семью радиальными линиями являются аналогами ячеек групп элементов традиционных периодических таблиц. Не все эти сегменты отображают по одному элементу.
Таблица 14. Типичная спиралевидная периодическая таблица многих авторов.
Эта форма Периодической таблицы короткой формы отображает элементы в точках пересечения радиальных линий со спиральной линией. Не все точки этой спиральной таблицы отображают по одному элементу. Точки 8Б группы всех периодов отображают по 3 разных элемента! Точки 3Б группы 6-го и 7-го периодов отображают даже по 15 разных элементов!
В дальнейшем предпринимались неоднократные попытки спирального изображения ПСЭ. Одной из последних является спиральная периодическая таблица Т. Бенфи (1960 г.). Её отличительная особенность состоит в том, что в ней нашли своё место как d-элементы (переходные металлы), так и f-элементы (лантаноиды и актиноиды), кроме того, оставлены места для еще неоткрытых элементов.
Таблица 15. Спиральная периодическая таблица изощрённо-вычурной формы (разработана T. Бенфи в 1960 г.) [19]
Эта изощренно-вычурная таблица не содержит ничего принципиально нового. В заслугу можно отметить, что каждая ячейка этой таблицы отображает по одному элементу.
Необычна судьба ученого-энциклопедиста Николая Александровича Морозова (1854-1946): самоучка, народник, почти 30 лет провел в царских тюрьмах (первый раз арестован в 1775 году, последний раз освобождён в 1905 году). Морозов, будучи идеологом тоталитарной человеконенавистнической идеологии, настаивал на использовании террора на постоянной основе, непрерывно! В качестве единственного действенного регулятора политической и не только политической жизни в России. Внёс вклад в астрономию, математику, химию. Проповедовал авантюрный субъективизм в истории, Писал стихи, повести. Известны его воспоминания «Повести моей жизни». Находясь в заключении за революционную деятельность в Шлиссельбургской крепости, увлёкся исследованиями Периодического закона и Периодической системы Д.И. Менделеева. Например, он заинтересовался: а не наблюдается ли Периодическая повторяемость свойств среди углеводородов? Н.А. Морозов создает свою таблицу, состоящую из восьми вертикальных рядов - классов углеводородов, их радикалов и семи горизонтальных рядов. [20]
Рассматривая явное сходство своей таблицы и таблицы Д. И. Менделеева, он приходит к неожиданному научному прогнозу. Предсказал то, что не удалось самому автору Периодического закона. Он обратил внимание на то, что во всех группах его таблицы, за исключением нулевой, находятся химически активные вещества.
Стоней, Стони Джордж Джонстон (1826 -1911) — ирландский физик и математик. Работы посвящены оптике, спектроскопии, кинетической теории газов, атомной структуре. В 1874 высказал идею о дискретности электричества и впервые дал количественную оценку минимального электрического заряда (опубликовал в 1881). В 1891 г. для постулированного элементарного электрического заряда предложил название «электрон».
Австралийскому химику О. Мэссону (1895 г.) принадлежит предложение помещать новые газообразные элементы в VIII группу. Это предложение было высказано ранее появления идеи о нулевой группе. Далее, Мэссон, по-видимому, впервые, предлагает рассматривать водород как легкий аналог галогенов, включая символ Н в VII группу.
В том же году предположение о существовании в ПСЭ группы "инактивных” элементов с атомными весами 4, 20, 36, 84, 132, 212, 292 высказал датский ученый Ю. Томсен (один из основоположников современной термохимии). В частности, он утверждал, что пришел к такому выводу еще до открытия аргона, однако "не хотел засорять науку гипотезами, которые невозможно было проверить”.
Историкам учения о периодичности Ю. Томсен известен как автор прототипа современной лестничной формы периодической системы (первый "набросок” лестничной формы встречается в работе английского химика Т. Бейли, 1882 г.). В таблице Томсена семейству РЗЭ предоставлено особое место, а их конечное число определено достаточно точно (~15). Кроме того. Томсон впервые сделал попытку математически выразить числа элементов в периодах: "Ряды, содержащие количества элементов 1, 7, 17, и 31, могли бы быть выражены как 1+2*3+2 * 5 + 2 * 7”. [21, 22]
Таблица 17. Лестничная форма периодической таблицы Ю.Томсена, 1895.
В этой замысловатой таблице водород выделен в отдельный период. Остальные периоды начинаются щелочным металлом и оканчиваются галогеном. Благородные газы ещё не были открыты. Каждый элемент представлен самостоятельно. Предусмотрены пустые ячейки для неизвестных элементов.
1911 г. Британский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил планетарную модель атома.
Нильс Хендрик Давид Бор (1885-1962) создал теорию атома, в основу которой легли планетарная модель атома, квантовые представления и предложенные им постулаты. Важные работы по теории металлов, теории атомного ядра и ядерных реакций. Труды по философии естествознания. Активный участник борьбы против атомной угрозы. [23, 24] Модель атома Резерфорда – Бора. Эту модель часто называют «планетарной» — в ней, подобно тому, как планеты вращается вокруг Солнца, электроны движутся вокруг ядра. Но такой атом не может быть устойчивым: под действием кулоновского притяжения ядра каждый электрон движется с ускорением, а ускоренно движущийся заряд, согласно законам классической электродинамики, должен излучать электромагнитные волны, теряя при этом энергию. Количественный расчет показывает, что такая «радиационная неустойчивость» атома катастрофична: примерно за стомиллионную долю секунды все электроны должны были бы потерять энергию и упасть на ядро. Но в действительности ничего такого не происходит, и многие атомы вполне стабильны. Возникла проблема, которая могла показаться неразрешимой. И она действительно не могла быть разрешена без привлечения радикальных новых идей. Именно такие идеи и были выдвинуты Бором. Он постулировал, что (вопреки законам механики и электродинамики) в атомах существуют такие орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают. По Бору, орбита является стабильной, если момент количества движения находящегося на ней электрона кратен h/2, где h— постоянная Планка. Излучение же происходит только при переходе электрона с одной устойчивой орбиты на другую, и вся освобождающаяся при этом энергия уносится одним квантом излучения. Энергия такого кванта, равная произведению частоты на h, в соответствии с законом сохранения энергии, равна разности начальной и конечной энергии электрона («Правило частот»). Таким образом, Нильс Бор предложил соединить модельные представления Резерфорда с идеей квантов, впервые высказанной Максом Планком в 1900 г. Энергии электрона на таких орбитах получаются обратно пропорциональными квадратам целых чисел — номеров орбит. Привлекая «правило частот», Нильс Бор пришел к выводу, что частоты излучения должны быть пропорциональны разности обратных квадратов целых чисел. Эта закономерность действительно была уже установлена спектроскопистами, но не находила дотоле своего объяснения.
Бор объяснил не только спектр простейшего из атомов — водорода, но и гелия, в том числе, и ионизованного, показал, как учесть влияние содвижения ядра, предугадал структуру заполнения электронных оболочек, что позволило понять физически природу периодичности химических свойств элементов — периодическую таблицу Менделеева. За эти работы Бор в 1922 был удостоен Нобелевской премии. Бор предсказал спонтанное деление ядер урана.
Таблица 18. Лестничная форма периодической таблицы химических элементов Нилься Бора.
В этой замысловатой таблице реализована структура традиционных периодических таблиц с неестественными границами всех периодов. Первый период начинается ярко выраженным неметаллом химически активным газом водородом (1s1). Остальные периоды начинаются щелочным металлом (ns1). Первый период оканчивается благородным газом гелием, имеющим конфигурацию внешней области электронного облака атома 1s2, хотя подобная конфигурация ns2 присуща галогенам во всех остальных периодах. Все остальные периоды оканчиваются благородным газом, имеющим конфигурацию внешней области электронного облака атома np6. Каждый элемент представлен самостоятельно, в отдельной ячейке.
Одним из наиболее крупных мыслителей, увидевших в СПЭ Менделеева принципиально новое, был англичанин Генри Мозли, вышедший из семьи талантливых натуралистов. Судьба Мозли была трагична: он погиб молодым человеком в 1916 г. в Дарданеллах. Перед уходом на войну успел сдать в печать незаконченную работу (после его смерти друзья и сотрудники завершили ее). Г. Мозли доказал, что в системе Менделеева основой является не атомный вес, а место, занимаемое элементами, порядок их чередования; этот порядок должен отвечать количеству электронов, движущихся вокруг ядра в атоме. Этот порядок распределения химических элементов в современной науке описывают с помощью порядковых (атомных) номеров элементов. Может быть, справедливо, как полагал еще В. И. Вернадский, называть эти номера числами Мозли. Кстати упомянем высказывание В. И. Вернадского о Г Мозли: «Я считаю нужным остановиться на несколько минут на гибели Г. Мозли. Это одно из величайших несчастий, и среди великих бедствий и ужасов, принесенных преступной мировой войной, его гибель не может быть оставлена без упоминания. Это надо помнить. Человеческая личность, как всё в окружающем нас мире, не есть случайность, а создана долгим ходом прошлых поколений. И такие крупные умы, как Генри Мозли, являются редко и должны всячески оберегаться. Что погибло с его безвременной кончиной - мы не знаем». Г. Мозли предложил простой способ определения порядковых номеров элементов, исходя из изучения рентгеновских спектров. [25]
В этой вычурной периодической таблице Цименс руководствовался правилом располагать в начале каждого периода элементы только главных подгрупп, а элементы побочных подгрупп располагать только после главных подгрупп. В связи с чем, первый и второй периоды, оканчивающиеся щелочноземельным металлом, он отобразил в естественных, правильных границах! Но все последующие периоды получились гибридами из длинных начальных и оконечных отрезков смежных естественных периодов. Лантаноиды вынесены в из таблицы в отдельную строку.
